See discussions, stats, and author profiles for this publication at: https://www.researchgate.net/publication/228795414 Réalisation d'un séchoir solaire indirect Article · January 2008 CITATIONS READS 6 7,296 3 authors: Bachir Dadda Kherrour Sofiane Unité de Recherche Appliquée en Energies Renouvelables Centre de Développement des Energies Renouvelables 11 PUBLICATIONS 37 CITATIONS 12 PUBLICATIONS 13 CITATIONS SEE PROFILE SEE PROFILE Lazhar Serir Université Batna 2 34 PUBLICATIONS 62 CITATIONS SEE PROFILE Some of the authors of this publication are also working on these related projects: ÉTUDE ET MODELISATION DU MICRO CLIMAT DES SERRES AGRICOLES INSTALLEES SOUS CLIMAT SEMI ARIDE (HAUTS PLATEAUX D’ALGERIE) View project Numerical simulation of heat and mass transfer in PEMFCs View project All content following this page was uploaded by Bachir Dadda on 09 April 2014. The user has requested enhancement of the downloaded file. Revue des Energies Renouvelables SMSTS’08 Alger (2008) 127 – 134 Réalisation d’un séchoir solaire indirect B. Dadda*, S. Kherrour et L. Serir Unité de Recherche Appliquée en Energie Renouvelable, ‘URAER’ B.P. 88, Garet Etaam, Ghardaïa, Algérie Résumé - Dans ce papier, nous avons exposé les étapes suivies dans la réalisation d’un séchoir solaire indirect au sein de l’Unité de Recherche Appliquée en Energie Renouvelable de Ghardaïa. Ce séchoir est réalisé dans le but de se doter d’une installation où l’on peut faire des expériences et d’avoir des résultats concrets qui nous permettront par la suite de porter des contributions que se soit dans la forme du séchoir solaire lui-même ou bien dans le procédé du séchage de quelques produits agricoles tels que les dattes, la menthe, les tomates, etc. Concernant la réalisation du séchoir nous avons récupéré un capteur à eau appartenant à un chauffe eau solaire en mauvais état et nous l’avons transformé en un capteur à air et nous avons ensuite réalisé la chambre du séchage avec du bois. Le séchoir présenté dans ce papier est réalisé en se basant sur des travaux antérieurs pour qu’il soit performant et moins coûteux. Mots clés: Séchage solaire - Séchoir indirect - Capteur à air - Chambre de séchage - Type de séchoir. 1. INTRODUCTION Le séchage est un procédé d’extraction d’eau d’un solide, d’un semi-solide ou d’un liquide par évaporation. Cette opération nécessite une source de chaleur. Plusieurs techniques sont possibles pour sécher et conserver les récoltes: le séchage sur champ au soleil, les cabines de déshydratation, l’ensilage pour les fourrages et le séchage en grange. Contrairement aux combustibles fossiles à l’avenir incertain, le soleil est une source d’énergie gratuite et inépuisable. Le séchage en grange permet d’obtenir des produits de qualité constante, en grandes quantités et affranchit l’agriculteur des contraintes météorologiques, pour un coût de fonctionnement modique. Il offre de nouveaux débouchés aux produits. Les utilisations sont multiples, il est possible d’y sécher fourrages, plantes aromatiques, graines, céréales, fruits et légumes. La technique de séchage traditionnelle, qui est généralement réalisée sur sol, est la plus utilisée dans les pays en voix de développement pour préserver les denrées alimentaires, telles que les céréales, les légumes, la viande et le poisson, etc. Dans cette méthode traditionnelle, le taux de séchage est contrôlé par des facteurs externes, tels que le rayonnement solaire, la température ambiante, la vitesse du vent et l’humidité relative, et des facteurs internes, tels que la teneur en eau initiale, le type des produits et la masse du produit par unité de surface d’exposition [1]. Il y a des avantages considérables dans cette technique de séchage puisque la source d’énergie est renouvelable. Quoi que, ça ne permet pas d’avoir une qualité convenablement bonne et reproductive du produit, principalement à cause des limitations inhérentes dans le contrôle du processus de séchage [2] et du fait que les produits sont exposés à l’air, la pluie, les insectes et le vent, ce qui cause des pertes énormes dans la qualité du produit. * [email protected] 127 128 B. Dadda et al. Un grand nombre de travaux de recherche ont été réalisés sur les systèmes de séchage solaire direct, indirect et mixte, pour remplacer les systèmes traditionnels et améliorer leur rendement. Kiebling [3] a cité plusieurs types de séchoirs solaires différents, leurs configurations, capacités, produits séchés et coûts. Fuller [4] et Ekechukwa et al. [5] a fait une revue sur plusieurs séchoirs solaires, et a comparé leurs performances et applicabilité dans les milieux ruraux. La plupart des séchoirs solaires développés sont destinés aux produits spécifiques ou à une classe de produits, tels que piment, oignon, radis, gingembre, pomme, ananas, raisin, prune, longane qui sont souvent séchés en Asie [6, 7]. La sélection d’un séchoir solaire pour sécher des produits spécifiques est déterminée par les qualités requises, les caractéristiques du produit et le facteur économique. Quant à ce travail, nous y présentons les étapes suivies dans la réalisation d’un séchoir solaire indirect dans le but de porter des éventuelles améliorations de performance spécifique à la région dont il est installé (Ghardaïa, nord du Sahara Algérien). 2. CHOIX DU TYPE DE SECHOIR Les séchoirs solaires sont classés généralement, selon le mode de chauffage ou le mode de leur fonctionnement [8] en plusieurs catégories: • Les séchoirs solaires directs. • Les séchoirs solaires indirects. • Les séchoirs solaires hybrides. • Les séchoirs solaires mixtes. D’après Nonhebel [9], la sélection d’un séchoir représente un compromis entre le coût du séchoir, la qualité du produit, mesure de sécurité et commodité d’installation. Dans l’évaluation d’un séchoir solaire, les paramètres généralement mesurés et reportés peuvent être catégorisés comme suit: Caractéristiques physiques du séchoir - Type, taille, forme. - Capacité de séchage. - Surface des tiroirs et leur nombre. - Modalité de chargement et de déchargement. Performances thermiques - Temps de séchage/taux de séchage. - Température de l’air sécheur et l’humidité relative. - Débit d’air. - Efficacité du séchage. Qualité du produit séché - Qualité sensationnelle (couleur, saveur, goût, texture, arome). - Propriétés nutritive. - Capacité de réhydratation. Coût du séchoir et période d’amortissement Dans un premier temps, on s’est basé sur la qualité du produit, pour cela nous avons opté pour les séchoirs solaires indirects qui sont plus performants que les séchoirs SMSTS’2008: Réalisation d’un séchoir solaire indirect 129 directs, car ils présentent l’avantage de mieux préserver les caractéristiques de l’aliment à savoir; sa couleur, son aspect et sa valeur nutritive [10]. Ils sont donc particulièrement adaptés au séchage des produits alimentaire. 3. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT Le séchoir indirect se compose de deux parties: un collecteur qui convertit le rayonnement solaire en chaleur et une chambre de séchage qui contient le produit (Fig. 1). L’air chaud monte par convection naturelle jusqu’à la chambre de séchage. La durée de séchage est très variable selon les conditions climatiques. 3.1 Paramètres influençant les performances d’un séchoir D’après Sokhansanj et al. [11], les paramètres influençant considérablement les performances d’un séchoir sont : - Les caractéristiques de l’air sécheur (température de l’air sécheur, taux d’humidité et d’écoulement de l’air). - Les variables dimensionnelles (épaisseur, longueur, hauteur ou diamètre du séchoir, configuration du séchoir). 3.2 Caractéristiques physiques du séchoir Ca concerne le type, le poids, les dimensions et le matériau du séchoir. Même si le bois et le métal sont les matériaux souvent utilisés, le ciment et le mortier sont aussi utilisés [12]. Le collecteur est souvent construit avec de l’aluminium, le fer ou l’acier galvanisé et peint avec de la peinture noire mate (non réfléchissante). 3.3 Avantages du séchoir indirect Le séchoir solaire indirect présente les avantages suivants : • Le produit n’est pas exposé directement au soleil. Il conserve mieux sa couleur et sa valeur nutritionnelle (notamment les vitamine A et C). • Possibilité de construire ce type de séchoirs localement, avec un coût réduit. • Son fonctionnement n’exige pas une énergie électrique ou des combustibles fossiles. Fig. 1: Schéma explicite d’un séchoir solaire indirect 130 B. Dadda et al. 4. ETAPES SUIVIES DANS LA CONSTRUCTION DU SECHOIR Le capteur à air est constitué: • D’un caisson isolant comportant deux orifices de circulation d’air (entrée et sortie). • D’une tôle en aluminium noircie couvrant l’isolant • D’un vitrage couvrant le tout à quelques centimètres au dessus de la tôle. Nous avons pris un capteur à eau d’un chauffe eau solaire abandonné (Fig. 2) et nous l’avons transformé en un capteur à air en exploitant le caisson isolant de dimension (192 cm sur 96 cm) qui était récupérable. L’isolant utilisé dans ce caisson est de la laine de verre. Fig. 2: Capteur à eau récupéré Ensuite, nous avons recouvert le caisson d’une tôle en aluminium et nous l’avons peint en noir mat pour absorber le maximum de rayons lumineux. Cette tôle représente l’absorbeur (Fig. 4). Fig. 3: Caisson isolant et recouvert d’aluminium SMSTS’2008: Réalisation d’un séchoir solaire indirect 131 Nous avons enfin terminé avec le capteur par le montage des vitres et des joints. Pour le vitrage, on utilise souvent le verre et autres vitrages commerciaux tels que: Poly vinyle Fluoré, - Ethylène Propylène Fluoré, - Polyéthylène Terephtale, - Polyester - Polyéthylène, - Plexiglas. Dans notre cas, nous avons utilisé du verre d’épaisseur de 4 mm en laissant 4 cm d’espace entre la vitre et la tôle (Fig. 4). Fig. 4: Montage des vitres et des joints La chambre de séchage: C’est une armoire qui abrite les produits et qui sert à les sécher. Elle est construite en contre plaqué et elle est de hauteur de 100 cm, de largeur de 103 cm et de profondeur de 49 cm (Fig. 5). Cette chambre se termine par une cheminée servant à évacuer l’air humide extrait des aliments séchés. Les parois internes de la chambre sont peintes avec du goudron en liquide (flincote). Fig. 5: Chambre de séchage 132 B. Dadda et al. La chambre de séchage comporte trois tiroirs (claies) qui servent à porter le produit à sécher. Pour la fabrication des claies, il est souvent utilisé le fil en nylon ou l’acier. Pour notre cas, nous avons choisi l’acier galvanisé pour éviter la déformation en cas de températures élevées (Fig. 6). Ils sont de dimensions (94 cm sur 44 cm). Fig. 6: Claie de séchage Le séchoir solaire est orienté plein Sud, avec une inclinaison de 30° (Fig. 7), pour capter le maximum de rayonnement durant toutes les saisons de l’année selon le besoin en énergie qui dépend du produit que l’on veut sécher. Fig. 7: Capteur à air incliné à 30° et orienté plein sud Le coût- L’ensemble de ces travaux nous ont coûté près de 22000,00 DA sans compter la main d’œuvre, le caisson d’isolation et la structure qu’ils ont été récupérés d’un chauffe eau solaire abandonné. SMSTS’2008: Réalisation d’un séchoir solaire indirect 133 5. QUELQUES PARAMETRES POUVANT INFLUER SUR LES PERFORMANCES D’UN SECHOIR SOLAIRE Il y a d’autres aspects qui doivent être pris en considération par les utilisateurs et qui sont utiles dans l’évaluation des séchoirs solaires, à savoir: - Uniformité du séchage: Dans les séchoirs avec une longue chambre de séchage, l’air sécheur fait un trajet considérable avant de sortir de la chambre, et le produit près de la sortie se sèche plus lentement que celui qui se trouve près de l’entrée. Donc dans ce cas, on doit s’assurer de l’uniformité du séchage. - Nécessité d’un espace plat: Dans certains endroits, spécialement dans les terrains montagneux, il est difficile de trouver une plate forme pour installer le séchoir - Nécessité de techniciens et opérateurs qualifiés: Ceci peut être très important dans certains cas (tel que: solaire – biomasse, séchoir hybride), où le contrôle et le fonctionnement du système de séchage peut exiger quelques expertises. - Facilité de construction nécessite une grande importance dans les villages éloignés. - Sécurité. 6. CONCLUSION Le séchage des aliments améliore leur durée de vie et minimise les pertes durant le stockage, et diminue leur coût de transport. Dans le but de bien maîtriser les techniques de séchage, nous avons procédé à la réalisation d’un séchoir solaire et dans le but d’avoir les critiques sur cette réalisation et de connaître les modifications et les corrections qu’il faut apporter à cette réalisation, nous avons choisi de présenter ce travaille modeste. Après une comparaison des différents types de séchoirs solaires, nous avons opté pour le séchoir solaire indirect, vu les avantages qu’il présente et essentiellement sa caractéristique de conserver la qualité du produit séché telles que sa couleur, saveur et sa valeur nutritionnelle (notamment les vitamines A et C). Dans ce papier, nous avons exposé toutes les étapes suivies dans la réalisation du séchoir solaire, avec le choix du matériau et des dimensions, ainsi que le coût. REFERENCES [1] D. Jain and G.N. Tiwari, ‘Thermal Aspects of Open Sun Drying of Various Crops’, Energy, Vol. 28, N°1, pp. 37 – 54, 2003. [2] G. Wisniewski, ‘Market Development of the Solar Crops Drying Technologies in Poland and Europe’, Renewable Energy, Vol. 16, N°1, pp. 1278 – 1283. [3] J. Kiebling and T. Solare, ‘Eine Tabellarische Übersicht’ (in German), Deutsche Gesellschaft fur Technische Zusammenarbeit (GTZ) GmbH, OE 402.2, Information and Advisory Service for Appropriate Technology (ISAT), Projekt Number: 88.2000.3-03-100, 1996. [4] R.J. Fuller, ‘A Review of Solar Drying of Fruit, Vegetables and Other Food Crops’, Australia: Agriculture Victoria (A division of the Dept. of Natural Resources and Environment), 1995. [5] O.V. Ekechukwu and B. Norton, ‘Review of Solar-Energy Drying Systems II: An Overview of Solar Drying Technology’, Energy Conversion and Management, Vol. 40, N°6, pp. 615 – 655, 1999. 134 B. Dadda et al. [6] FAO. Food and Agriculture Organisation of the United Nations, ‘Assessment Collection of Data on Post-Harvest Food-Grain Losses’, Econ. Social Development Paper 13, pp. 1 – 70, 1980. [7] International Labour Organization, ILO, ‘Solar Drying: Practical Methods of Food Preservation’, International Labour Office-Geneva, 1986. [8] M. Daguenet, ‘Les Séchoirs Solaires: Théorie et Pratique’, UNESCO, Paris, 1985. [9] G. Nonhebel, ‘Drying of Solids in the Chemical Industry’, London: Butterworth & Co, Publishers Ltd, 1971. [10] P. Dudez, ‘Le Séchage Solaire à Petite Echelle des Fruits et Légumes: Expériences et Procédés’, Edition du Gret, France, 1999. [11] S. Sokhansanj and D. Jayas, ‘Drying of Foodstuffs’, In: A.S. Mujumdar, Editor. ‘Handbook of Industrial Drying, 2’. New York: Marcel Decker Inc., 1995. View publication stats
